Verkehrs- und Transportwesen

Weltweit nimmt das Passagier- und Cargo-Aufkommen zu. Damit steigen auch die Anforderungen an wirtschaftliche Monitoringsysteme, die eine größtmögliche Sicherheit gewährleisten. Das Fraunhofer IKTS entwickelt solche Systeme und Dienstleistungen für die Zustandsüberwachung von Komponenten. Damit können Schädigungen oder Verschleißeffekte in Echtzeit erkannt, frühzeitig repariert und dadurch schwere Folgeschäden vermieden werden.

© Fraunhofer IKTS
Schallemissionsanalyse während Belastungstests an einem Drehgestell für Schienenfahrzeuge.
© Ing. h.c. F. Porsche AG
Schallemissionsanalyse während Belastungstests an CFK-Rädern.
© Fraunhofer IKTS
Clusterdarstellung verschiedener Schallemissionsparameter eines Faserverbundbauteils.

Schienenfahrzeuge und Gleise

 

Methoden und Messsysteme zur Zustandsüberwachung werden immer häufiger für Komponenten von Schienenfahrzeugen eingesetzt. Besonders im Güterverkehr sind Lösungen erforderlich, die sich durch Robustheit und autarke Betriebsweise auszeichnen. Das Fraunhofer IKTS liefert Systeme zur Überwachung von Rad und Radlagern, die blockierte Bremsen, defekte Federn sowie unzulässige Neigungen (z. B. durch Fehlbeladung) detektieren.

Für die Überwachung von ICE-Rädern bietet das Fraunhofer IKTS ein hohlwellenintegrierbares Messsystem an. Es arbeitet auf Basis von Hochfrequenz-Körperschallsignalen, die vom Rad-Schiene-Kontakt erzeugt werden und nutzt zudem Beschleunigungs- und Temperaturdaten. Durch eine Adaption der Signalverarbeitungsalgorithmen kann auch der Schienenweg überwacht werden. Die Sensorknoten bestehen aus Modulen für Sensorik sowie Signalverarbeitungs- und Funkprozessoren.

 

Leistungsangebot

  • Hardware- und Signalverarbeitungssoftware für die Überwachung von Schienenfahrzeugkomponenten
  • Anpassung der Messsysteme an die Anwendung
  • Instrumentierung und Betreuung von Versuchsfahrten

 

Verbundwerkstoffe im Flugzeugbau

 

Um den Kraftstoffbedarf von Passagierflugzeugen zu senken, setzen immer mehr OEMs auf Leichtbaumaterialien für ein geringeres Flugzeuggewicht. Die eingesetzten Kohlefaser-Verbundwerkstoffe (CFK) stellen dabei besondere Anforderungen an Verarbeitung, Qualitätskontrolle und Inspektion.

Das Fraunhofer IKTS bietet maßgeschneiderte Lösungen rund um die Systemintegration von Sensorik für die Zustandsüberwachung, die Begleitung von statischen und dynamischen Materialermüdungsversuchen, Simulationen zur Ausbreitung von elastomechanischen Wellen in verschiedenen Materialien, 3D-Laservibrometrie zur Visualisierung von Strukturschäden und statistische Analysen zur Fehlerdiagnose sowie umfangreiche Signalverarbeitungsmethoden.

 

Leistungsangebot

  • Entwicklung maßgeschneiderter SHM-Elektronik
  • Auslegung von Sensorlayout, Elektronikkomponenten und Prüfkonzepten für akustische Methoden
  • Entwicklung von Signalverarbeitungsalgorithmen für die Online-Diagnose
  • Übernahme kompletter Messaufgaben für die entwicklungsbegleitende Bauteilprüfung

 

Komplexe Strukturen im Fahrzeugbau

 

Mit der Schallemissionsanalyse können schnell und sicher Bereiche bestimmt werden, die infolge äußerer Belastung,
z. B. durch Risswachstum, Schall emittieren. Die Position der Schädigung ergibt sich aus der Laufzeit der Signale von den einzelnen schallemittierenden Quellen zu einer Vielzahl von Sensoren. Dies erlaubt im Nachhinein die weitergehende Untersuchung mit konventionellen ZfP-Verfahren bzw. bietet die Möglichkeit zur Versuchssteuerung.

Speziell für den Leichtbau im Automobilbereich hat das IKTS ein Überwachungssystem entwickelt, das in komplexe Bauteile eingebettet wird. So wird der Faserverbundwerkstoff zuverlässiger überwacht als mit konventionellen Prüf- und Überwachungstechniken. Bereits während der Produktion erfolgt die strukturerhaltende Einbettung von Sensorik und Elektronik. Die oberflächennahe Integration gewährleistet eine optimale sensorische Ankopplung an das Prüfobjekt.

 

Leistungsangebot

  • Integration von Zustandsüberwachungsmaßnahmen in bestehende Produktionslinien
  • Messtechnische Begleitung von statischen und dynamischen Materialermüdungstests (von Couponproben bis Großstrukturen), z. B. Biegeumlaufprüfung (BUP)
  • Simulationen zur Ausbreitung elastomechanischer Wellen
  • 3D-Laservibrometrie zur Visualisierung von Strukturschäden
  • Statistische Analysen zur Fehlerdiagnose
  • Angepasste Elektronikentwicklung sowie strukturerhaltende und zuverlässige Einbettung von Sensoren
  • Auslegung von Sensorlayout, Elektronikkomponenten und Prüfkonzepten
  • Bereitstellung von Messequipment und Einrichtung vor Ort
  • Unterstützung bei der Bewertung aufgenommener Messreihen